Кремниевый биполярный транзистор 13003 (MJE13003) структуры n-p-n разработан для коммутации высоковольтных индуктивных цепей с высокой скоростью переключения, когда критичным является время спада тока. Параметры прибора наилучшим образом реализуются в схемах с напряжением 115 и 220 В в режиме переключения.
Особенности транзистора 13003
В даташит от производителя приводятся следующие особенности полупроводникового прибора:
- способность переключать напряжение до 700 VDC;
- наличие безопасной рабочей зоны при обратном смещении (в процессе переключения параметры токов и напряжений не выходят за пределы допустимых значений);
- работа с индуктивной нагрузкой при токах коллектора от 0,5 до 1,5 ампер при температурах от +25 до +100 град.С.
Иными словами, транзистор представляет собой сочетание высокой нагрузочной способности, способности к быстрому переключению и возможности работы с высокими напряжениями.
Параметры полупроводникового прибора
В таблице приведены основные характеристики транзистора 13003, разбитые на категории так, как это сделано в datasheet от производителя.
| Параметр | Размерность | Значение |
|---|---|---|
| Предельные характеристики | ||
| Напряжение пробоя коллектор-эмиттер при разомкнутой цепи базы | вольт пост. (DC) | 400 |
| Напряжение коллектор-эмиттер при напряжении цепи базы, замкнутой на эмиттер | вольт пост. (DC) | 700 |
| Напряжение эмиттер-база | вольт пост. (DC) | 9 |
| Продолжительный ток коллектора | ампер пост. (DC) | 1,5 |
| Ток единичного импульса коллектора | ампер пост. (DC) | 3 |
| Ток базы | ампер пост. (DC) | 0,75 (продолжительный) |
| 1,5 (единичный импульс) | ||
| Диапазон рабочих температур и температур хранения | град.С | минус 65..+150 |
| ON characteristics | ||
| Коэффициент усиления hfe | 5..40 | |
| Напряжение насыщения коллектор-эмиттер | вольт пост. (DC) | не более 3 |
| Напряжение насыщения база-эмиттер | вольт пост. (DC) | не более 1,2 |
| OFF characteristics | ||
| Ток утечки коллектора | мА пост. (DC) | не более 1 при температуре +25 град.С |
| не более 5 при температуре +100 град.С | ||
| Ток утечки эмиттера | мА пост. (DC) | не более 1 |
| Динамические характеристики | ||
| Верхняя граничная рабочая частота | МГц | не менее 4 (декларируется до 10 МГц) |
Варианты корпуса, цоколевка и маркировка
В большинстве случаев транзистор 13003 выпускается в корпусе TO-126. Этот кейс позволяет крепить транзистор на теплоотводящий радиатор с помощью винта. Однако на практике можно встретить полупроводниковый триод и в других корпусах, включая кейсы для поверхностного монтажа.
В этих случаях имеет место проблема – чередование выводов (распиновка) может отличаться даже для одинаковых корпусов.
Чтобы не ошибиться в расположении электродов, не прибегая к прозвонке или тестированию специальными приборами, надо изучить систему маркировки транзисторов MJE13003. Она выглядит так:
MJE13003x-Tyz-q-w, где:
- x – экологическая маркировка (L-отсутствие свинца, G – отсутствие свинца и галогенов);
- Tzy – тип корпуса (см. таблицу ниже);
- q – вариант цоколевки (см.таблицу);
- w – тип упаковки мелкооптовой партии.
Маркировка однозначно определяет тип корпуса и цоколевку. Эти сведения собраны в таблицу.
| Маркировка | Корпус | Расположение выводов | ||
|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | ||
| MJE13003L(G)-TA3-T | TO-220 | Б | К | Э |
| MJE13003L(G)-TM3-T | TO-251 | Б | К | Э |
| MJE13003L(G)-TMS-T | TO-251S | Б | К | Э |
| MJE13003L(G)-TN3-R | TO-252 | Б | К | Э |
| MJE13003L(G)-T6С-K | TO-126 | Б | К | Э |
| MJE13003L(G)-T6С-A-K | TO-126C | Э | К | Б |
| MJE13003L(G)-T6С-K | TO-126C | Б | К | Э |
| MJE13003L(G)-T6S-K | TO-126S | Б | К | Э |
| MJE13003L(G)-T92-B | TO-92 | Э | К | Б |
| MJE13003L(G)-T92-K | TO-92 | Э | К | Б |
| MJE13003L(G)-T92-F-B | TO-92 | Б | К | Э |
| MJE13003L(G)-T92-F-K | TO-92 | Б | К | Э |
| MJE13003L(G)-T9N-B | TO-92NL | Э | К | Б |
| MJE13003L(G)-T9N-B | TO-92NL | Э | К | Б |
Аналоги и модификации транзистора
Перед подбором аналога надо иметь в виду, что транзистор класса 13003 имеет ряд модификаций с несколько различными электрическими характеристиками. У этих модификаций могут отличаться и переключающие характеристики, поэтому в каждой конкретной ситуации надо сравнивать условия работы с параметрами из datasheet. Например, у прибора с маркировкой MJE13003HT ток коллектора составит всего 1 ампер, а у транзистора MJE13003VK5 он будет не менее 3 ампер.
Изначально префикс MJE указывал на разработчика и производителя транзистора – компанию Motorola. На сегодняшний день это сочетание букв используют многие изготовители, включая малоизвестных. А если после цифрового индекса у транзистора имеется литера d, это означает наличие защитного диода между коллектором и эмиттером, включенного в обратном направлении.
Полный зарубежный аналог других серий и производителей с равными или немного превосходящими параметрами найти затруднительно, поэтому при необходимости замены прибегают к транзисторам серий 13005 или 13007. Они имеют те же параметры по напряжению, но более мощны. Их допустимый ток коллектора составляет 4 и 8 ампер соответственно, а выпускаются они в корпусе TO-220.
Из-за упомянутой выше разницы в цоколевках и корпусах, эта замена не всегда возможна. По той же причине не всегда подойдут более мощные элементы серий 13008 и 13009.
Существует и отечественный аналог транзистора 13003 – это КТ8175А. Этот полупроводниковый триод выпускается в корпусах ТО-126 (КТ27-2) и TO-220 (КТ28).
Применение и практические схемы
Разработчик определяет область применения транзистора MJE13003 как:
- импульсные регуляторы напряжения;
- преобразователи напряжения;
- схемы управления электродвигателями;
- схемы управления реле и соленоидами.
Кроме того, транзисторы могут использоваться в качестве управляющих элементов в системах отклонения электронно-лучевых трубок.
В качестве примера применения, в котором реализуются специфические параметры транзистора, можно рассмотреть схему промышленного сетевого блока питания для маломощной аппаратуры (зарядное устройство для мобильного телефона). В этом устройстве на транзисторе 13003 построен мощный ключ, коммутирующий первичную обмотку импульсного трансформатора, подключая ее с заданной частотой к нулевому проводу. Импульсы трансформируются во вторичную обмотку, выпрямляются и сглаживаются.
Конечно, транзистор 13003, как усилительный элемент, можно применять и в других областях электроники. В качестве примера можно рассмотреть схему усилителя звуковой частоты на трех полупроводниковых триодах 13003. Однако в данной схеме из всех специфических параметров транзистора используется только большой допустимый ток коллектора, а такие характеристики, как высоковольтность и верхняя граница рабочей частоты в данном примере не востребованы. Более того, в некоторых случаях коэффициента усиления MJE3003 в таком применении может оказаться недостаточно. Кроме этого, при построении усилителя надо иметь в виду, что комплементарной пары у MJE13003 нет, и двухтактную схему построить будет проблематично.
Тем не менее, относительно невысокая цена транзистора позволяет не подыскивать экономически более выгодный вариант, а использовать полупроводниковый триод в тех областях электроники, для которых он разработчиками изначально не предназначался. А запас по параметрам лишь делает готовое устройство более надежным.
